DE10155063A1 - Inductive displacement sensor, integrated in a hydraulic accumulator - Google Patents
Inductive displacement sensor, integrated in a hydraulic accumulatorInfo
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Abstract
Es wird ein induktiver Wegsensor (7), vorzugsweise integriert in einen Hydrospeicher, zur Abtastung des Füllgrades des Hydrospeichers vorgeschlagen, wobei der Wegsensor eine elektrische Wicklung (10, 11, 12, 13) auf einem Spulenkörper (9) aufweist. Zur Verringerung des Gasvolumens des Hydrospeichers ist der nicht von der elektrischen Wicklung des Spulenkörpers ausgefüllte Wickelraum mit einer weiteren, nicht angeschlossenen Wicklung (17, 18, 19), welche über die elektrisch wirksame Wicklung (10, 11, 12, 13) gewickelt ist, ausgefüllt. Die weitere Wicklung besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffaden. Hierdurch verringert sich die Temperaturabhängigkeit des Hydrospeichers und erhöht sich weiter die Steilheit seiner Druck-Weg-Kennlinie.An inductive displacement sensor (7), preferably integrated in a hydraulic accumulator, for sensing the degree of filling of the hydraulic accumulator is proposed, the displacement sensor having an electrical winding (10, 11, 12, 13) on a coil former (9). To reduce the gas volume of the hydraulic accumulator, the winding space which is not filled by the electrical winding of the coil former is provided with a further, non-connected winding (17, 18, 19) which is wound over the electrically active winding (10, 11, 12, 13), filled. The further winding preferably consists of a plastic thread. This reduces the temperature dependency of the hydraulic accumulator and further increases the steepness of its pressure-displacement characteristic.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Wegsensor, der vorzugsweise in einen Hydrospeicher integriert ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an inductive Displacement sensor, preferably in a hydraulic accumulator is integrated, according to the preamble of Claim 1.
Ein Hydrospeicher, allerdings ohne eingebauten Wegsensor, ist aus der DE 198 52 628 A1 bekannt. Der bekannte Speicher läßt sich vorzugsweise zur Speicherung und Bereitstellung von Druckmittel (Hydraulikflüssigkeit) in einem Pkw verwenden. Er besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, das durch eine Bodenplatte und einen Faltenbalg in zwei getrennte Druckräume aufgeteilt ist. Dabei läßt sich der untere Druckraum über einen Anschlußstutzen an das Hydrauliksystem des Pkws anschließen. Der hiervon getrennte obere Druckraum ist mit einem geeigneten Gas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt. Bei der Befüllung des Hydrospeichers mit Hydraulikflüssigkeit wird der Faltenbalg bei genügend hohem Flüssigkeitsdruck zusammen mit dem enthaltenen Druckgas zusammengedrückt und hält so den gewünschten Hydraulikdruck aufrecht. A hydraulic accumulator, but without a built-in one Displacement sensor is known from DE 198 52 628 A1. The known Memory can preferably be used for storage and Provision of pressure medium (hydraulic fluid) in use a car. It consists of a cylindrical Housing that by a base plate and a Bellows is divided into two separate pressure rooms. The lower pressure chamber can be over a Connection piece to the hydraulic system of the car connect. The separate upper pressure chamber is with a suitable gas, e.g. nitrogen, filled. When filling the hydraulic accumulator with Hydraulic fluid is enough for the bellows high fluid pressure together with the contained Compressed gas compressed and thus holds the desired one Hydraulic pressure upright.
Zur Kontrolle des Hydraulikdruckes sind an beliebiger Stelle der Hydraulikanlage eingebaute Drucksensoren bekannt. Aus verschiedenen Gründen ist es aber darüber hinaus wünschenswert, zusätzlich die Stellung der Bodenplatte des Hydrospeichers durch eine Wegmessung zu kontrollieren. Mit einer derartigen Kontrolle ist es möglich, unerwünschte Gasblasen in der Hydraulikanlage zu erkennen, da sich in diesem Fall auch bei einer Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit durch das Zusammendrücken der Gasblasen die Bodenplatte des Hydrospeichers zunächst nicht bewegen würde. To control the hydraulic pressure are at any Built-in pressure sensors instead of the hydraulic system known. But for various reasons, it is about it addition, the position of the Bottom plate of the hydraulic accumulator by measuring the distance check. With such control it is possible, unwanted gas bubbles in the hydraulic system recognizable, because in this case there is also a Pressure increase of the hydraulic fluid through the Squeezing the gas bubbles the bottom plate of the Hydro accumulator would not initially move.
Es ist weiter denkbar, bei einem Hydrospeicher der eingangs genannten Art die erforderliche Füllmenge für das Druckgas dadurch herabzusetzen, daß in den Speicher Füllkörper aus nicht kompressiblem Material eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, daß durch die derart verringerte Menge des Druckgases schädliche Temperatureinflüsse auf den Speicherdruck vermindert werden. Weiter läßt sich hierdurch auch die Steilheit der Druck-Weg- Kennlinie des Hydrospeichers erhöhen. It is also conceivable for a hydraulic accumulator type mentioned the required amount for the Reduce compressed gas in that in the memory Packing material made of non-compressible material used become. This has the advantage that through such reduced amount of compressed gas harmful Temperature influences on the storage pressure can be reduced. Further the steepness of the pressure-displacement Increase the characteristic of the hydraulic accumulator.
Ein zur Wegmessung der Bodenplatte eines Hydrospeichers geeigneter Wegsensor ist beispielsweise aus der DE 196 24 801 A1 bekannt. Der dort offenbarte induktive Wegsensor besteht aus einer Spule, in welche wegabhängig ein Eisenkern einschiebbar ist. Die Spule ist normalerweise auf einen Spulenkörper gewickelt. Dabei kann der Spulenkörper aus mehreren Kammern bestehen, in welche zur Vergleichmäßigung der Sensorkennlinie Wicklungen bzw. Wicklungsabschnitte mit unterschiedlichen Wicklungszahlen bzw. Wicklungshöhen angeordnet sind. One for measuring the base plate of a hydraulic accumulator suitable displacement sensor is for example from the DE 196 24 801 A1 known. The inductive one disclosed there Travel sensor consists of a coil in which an iron core can be inserted depending on the path. The coil is normally wound on a bobbin. It can the bobbin consists of several chambers, in which to equalize the sensor characteristic Windings or winding sections with different Number of windings or winding heights are arranged.
Falls ein Wicklungsabschnitt mit geringer Wicklungszahl bzw. -Höhe vorgesehen ist, bleibt der Ringraum zwischen der Oberfläche der Spule und dem Rand des Spulenkörpers frei. Hierdurch erhöht sich aber das durch das Druckgas ausgefüllte Volumen bzw. die Füllmenge des Hydrospeichers, wodurch die oben erwähnten Vorteile einer geringen Füllmenge abgeschwächt werden. If a winding section with a low number of windings or height is provided, the annular space remains between the surface of the coil and the edge of the coil body free. This increases the pressure gas filled volume or the filling quantity of the Hydraulic accumulator, which gives the advantages mentioned above a small amount can be weakened.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Maßnahmen das Gasvolumen bzw. die Füllmenge des Hydrospeichers weiter zu verringern. The invention is based, through suitable measures the gas volume or the filling quantity of the Hydraulic accumulator further reduce.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 enthaltene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen. This object is achieved by the in claim 1 contained invention solved. The sub-claims included appropriate training.
Durch die erfindungsgemäße Aufbringung einer weiteren Wicklung über den Nutzwicklungen, wobei die weitere Wicklung vorzugsweise aus einem Kunststoffaden besteht, ist es gelungen, eine zusätzliche Volumenverringerung des Druckgases im Hydrospeicher unter Nutzung kerkömmlicher, kostengünstiger Wickeltechnologie zu erzielen, die auch für die im Speicher herrschenden hohen Drücke bis zu 300 bar geeignet ist. Dies ist dadurch möglich, daß das zusätzliche Volumen durch die weitere Wicklung druckdurchlässig ist. By applying another one according to the invention Winding over the useful windings, with the further Winding preferably consists of a plastic thread, succeeded in reducing the volume further of the compressed gas in the hydraulic accumulator using to achieve conventional, inexpensive winding technology, which also applies to the high pressures in the accumulator is suitable up to 300 bar. This is possible that the additional volume through the further winding is permeable to pressure.
Würde man dagegen die nicht aufgefüllten Spulenkammern mit einem druckundurchlässigen Material ausfüllen, beispielsweise durch eine Vergußmasse, so würde die Vergußmasse dem im Hydrospeicher herrschenden Druck standhalten müssen, damit die Masse nicht in unzulässiger Weise auf die Nutzwicklung drücken kann, was zu Meßwertverfälschung oder zur Zerstörung des Sensors führen würde. Die Vergußtechnik ist also risikobehaftet und wäre technisch nur mit Schwierigkeiten zu realisieren. On the other hand, you would not fill the bobbin chambers fill with a pressure-impermeable material, for example by a potting compound, the Potting compound the pressure prevailing in the hydraulic accumulator have to withstand so that the mass is not inadmissible Way to press the useful winding what to Falsification of measured values or destruction of the sensor would. The potting technique is risky and would be technically difficult to achieve.
Denkbar wäre natürlich auch das Auffüllen der nur teilweise benutzten Wicklungskammern mit separaten, druckfesten Formkörpern. Hierdurch würde sich jedoch gegenüber der erfindungsgemäßen Lösung eine Verteuerung des Sensors durch zusätzliche Teile und Montageaufwand ergeben. Of course, it would also be conceivable to just fill in the partially used winding chambers with separate pressure-resistant moldings. This would, however compared to the solution according to the invention an increase in price Sensors through additional parts and assembly effort result.
Außerdem lassen sich durch Füllstücke oder Formkörper nicht so hohe Anteile an geforderter Volumenverdrängung erzielen, wie dies mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Volumenwicklung möglich ist. In addition, fillers or moldings not so high proportions of required volume displacement achieve how this with the invention proposed volume winding is possible.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. The invention is described below with reference to a drawing explained in more detail.
Diese zeigt in This shows in
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Hydrospeicher, und in Fig. 1 shows a cross section through the hydraulic accumulator, and in
Fig. 2 einen Querschnitt durch den im Hydrospeicher eingebauten induktiven Wegsensor. Fig. 2 shows a cross section through the built-in inductive displacement sensor in the hydraulic accumulator.
Der in der Fig. 1 dargestellte Hydrospeicher hat eine zylindrische Außenwand (1) aus Metall, einen Fluidanschluß (3), der mit dem Hydrauliksystem eines Fahrzeugs, z. B. eines PKW's, in Verbindung steht, eine Bodenplatte (2), welche in senkrechter Richtung verschiebbar ist und mit einer Führung (5) gegen die Außenwand (1) abgestützt ist, einen metallischen Faltenbalg (4), welcher gasdicht an der Bodenplatte (2) und am entgegengesetzten Ende an der Außenwand (1) beispielsweise durch Schweißung befestigt ist, sowie einen druckfesten kreissymmetrischen Füllkörper (6) zur Verringerung des im Hydrospeicher befindlichen Gasvolumens. The hydraulic accumulator shown in Fig. 1 has a cylindrical outer wall ( 1 ) made of metal, a fluid connection ( 3 ) which is connected to the hydraulic system of a vehicle, for. B. a car, is connected, a base plate ( 2 ) which is displaceable in the vertical direction and is supported with a guide ( 5 ) against the outer wall ( 1 ), a metallic bellows ( 4 ) which is gas-tight on the base plate ( 2 ) and at the opposite end to the outer wall ( 1 ), for example by welding, and a pressure-resistant circular symmetrical filler ( 6 ) to reduce the gas volume in the hydraulic accumulator.
Zur Messung der jeweiligen Stellung der Bodenplatte (2) ist ein Wegsensor (7) zentral eingebaut. Der Wegsensor (7) besitzt eine durchgehend gewickelte Spule, dessen beiden Enden an Anschlußkontakten (8) befestigt sind. A position sensor ( 7 ) is installed centrally to measure the respective position of the base plate ( 2 ). The displacement sensor ( 7 ) has a continuously wound coil, the two ends of which are fastened to connecting contacts ( 8 ).
Der genaue Aufbau des Wegsensors (7) ist in der Fig. 2 dargestellt. Wie man erkennt, ist die Spule des Wegsensors (7) in z. B. vier ringförmigen Kammern eines Spulenkörpers (9) angeordnet. Dabei ist die jeweilige Windungszahl der Teilspulen unterschiedlich. So ist die rechte Kammer mit einer elektrischen Wicklung (13) vollständig ausgefüllt. Dagegen sind die weiteren Kammern mit elektrischen Wicklungen (10, 11, 12) nur teilweise bewickelt. Diese unterschiedliche Aufteilung der Wicklungen dient dazu, die Kennlinie des Wegsensors zu vergleichsmäßigen. Die beiden Enden der hintereinander geschalteten Wicklungen (10, 11, 12, 13) sind an zwei Anschlußkontakten (8) befestigt, beispielsweise durch Lötung oder Schweißung. Der Wegsensor (7) besitzt weiter einen wegabhängig verschiebbaren Kern (14) aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise Eisen, der in Richtung des Pfeils (16) verschiebbar ist. Das freiliegende Ende des Kerns (14) stützt sich an der Bodenplatte (2) ab, wodurch die jeweilige Stellung der Bodenplatte (2) meßbar ist. Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Wegsensors (7) ist weiter eine Haube (15) aus magnetisierbarem Material vorgesehen, welche den Spulenkörper (9) umgibt und eine Öffnung für den Kern (14) aufweist. Der Aufbau derartiger induktiver Wegsensoren sowie deren elektronische Auswertung sind dem Fachmann bekannt. The exact structure of the displacement sensor ( 7 ) is shown in FIG. 2. As you can see, the coil of the displacement sensor ( 7 ) in z. B. four annular chambers of a bobbin ( 9 ). The number of turns of the partial coils is different. The right chamber is completely filled with an electrical winding ( 13 ). In contrast, the other chambers are only partially wound with electrical windings ( 10 , 11 , 12 ). This different division of the windings serves to compare the characteristic curve of the displacement sensor. The two ends of the windings ( 10 , 11 , 12 , 13 ) connected in series are fastened to two connection contacts ( 8 ), for example by soldering or welding. The displacement sensor ( 7 ) also has a displacement-dependent core ( 14 ) made of magnetizable material, for example iron, which can be displaced in the direction of the arrow ( 16 ). The exposed end of the core ( 14 ) is supported on the base plate ( 2 ), whereby the respective position of the base plate ( 2 ) can be measured. To improve the magnetic properties of the displacement sensor ( 7 ), a hood ( 15 ) made of magnetizable material is also provided, which surrounds the coil former ( 9 ) and has an opening for the core ( 14 ). The construction of such inductive displacement sensors and their electronic evaluation are known to the person skilled in the art.
Erfindungsgemäß ist nun zum Auffüllen der durch die elektrischen Wicklungen nicht vollständig gefüllten Kammern des Spulenkörpers (9) je eine weitere Wicklung (17, 18, 19) ohne elektrischen Anschluß vorzugsweise über die Wicklungen (10, 11, 12) gewickelt. Auf diese Weise sind alle Kammern vollständig aufgefüllt. According to the invention, a further winding ( 17 , 18 , 19 ) without an electrical connection is preferably wound over the windings ( 10 , 11 , 12 ) to fill up the chambers of the coil former ( 9 ) which are not completely filled by the electrical windings. In this way, all chambers are completely filled.
Hierdurch wird die gewünschte, zusätzliche Volumenverringerung des im Hydrospeicher befindlichen Druckgases erreicht. This will make the desired additional Volume reduction of that in the hydraulic accumulator Compressed gas reached.
Zweckmäßig kann die weitere Wicklung (17, 18, 19) aus einem Kunststoffaden bestehen. Dabei werden die Enden des Kunststoffadens in geeigneter Weise festgelegt. The further winding ( 17 , 18 , 19 ) can expediently consist of a plastic thread. The ends of the plastic thread are fixed in a suitable manner.
Die weitere Wicklung (17, 18, 19) kann aber auch aus einem nicht magnetischem Draht, beispielsweise demselben Draht wie die Nutzwicklungen (10, 11, 12, 13) bestehen, wobei dann aber die Enden dieser weiteren Wicklungen nicht angeschlossen bzw. isoliert sind. The further winding ( 17 , 18 , 19 ) can also consist of a non-magnetic wire, for example the same wire as the useful windings ( 10 , 11 , 12 , 13 ), but then the ends of these further windings are not connected or insulated ,
Obwohl der Wegsensor gemäß der Erfindung vorzugsweise in einem Hydrospeicher einsetzbar ist, kann er natürlich auch an anderen Stellen, wo ein problematisch hoher Gasdruck herrscht, verwendet werden. Although the displacement sensor according to the invention is preferred can be used in a hydraulic accumulator, it can of course in other places where a problem there is high gas pressure.
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